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文本内容:
大气与环境光学Atmospheric andEnvironmental Optics
一、课程基本情况课程类别专业任选课课程学分2学分课程总学时32学时,其中讲课32学时,实验(含上机)0学时,课外0学时课程性质选修开课学期第7学期先修课程光学、光谱学与光谱技术适用专业光信息科学与技术教材刘玉柱,大气与环境光学自编讲义,2016开课单位物理与光电工程学院光电工程系
二、课程性质、教学目标和任务大气与环境光学是综合概述大气环境、大气光学和环境光学的一门新学科,主要教学目标和任务分以下三个部分
一、介绍大气环境相关知识,包括大气的结构、各层大气的热力学特征、大气的温度、大气的组成、大气污染、底层大气的温度和大气的稳定度、逆温、大气湍流等并着重从光学角度去认识三大洲际性大气环境问题(酸雨、臭氧空洞、温室效应)
二、详细介绍在大气环境监测和检测中的有着重要应用的光学技术以及光谱学手段包括红外光谱技术、拉曼光谱技术(含表面增强拉曼光谱技术)、紫外可见吸收光谱技术、荧光光谱技术、差分吸收光谱技术、激光质谱技术等以及它们在环境监测和检测中的重要应用实例
三、详细介绍大气光学相关知识包括大气光学基本规律的研究,如大气折射、大气散射等,它们是大气光学的基础,也是物理学的一部分大气光学特性的研究,如大气消光、大气吸收、大气能见度、大气浑浊度、大气透明度、天空亮度等并选讲
2.3种较新的大气光学探测技术手段
三、教学内容和要求第1章大气环境
(10)
1.1大气环境与污染
(4)
(1)了解大气温度和水汽,大气污染定义及定义中涉及的几个概念及种类;
(2)理解大气污染概况、危害、大气边界层的特性、大气湍流、以及湍流对激光场传输的影响;
(3)掌握大气的结构、各层大气的热力学特征、大气的温度、大气的组成、大气污染的影响和危害、底层大气的温度和大气的稳定度,逆温;重点大气的结构、各层大气的热力学特征、大气的稳定度难点逆温天气
1.2三大大气环境问题
(6)
(1)了解酸性物质的长距离输送,对流层臭氧变化对生态环境的影响,气候变化对人类生存环境的影响;
(2)理解酸雨对生态环境的影响和危害,大气臭氧层的保护措施;
(3)掌握酸雨及大气环境酸化,酸雨的来源和形成机理,大气臭氧层及空洞,大气臭氧破坏的光化学机理,大气臭氧层对生物圈的保护的光学机理,大气臭氧层的破坏情况及其严重后果,对流层中的臭氧分布,大气温室气体与气候变化之间的关系,大气温室气体的种类、来源及其分布;重点大气臭氧破坏的光化学机理,对流层中的臭氧分布,大气温室气体与气候变化之间的关系;难点酸雨的来源和形成机理;第2章环境光学
(12)
2.1红外光谱技术和拉曼光谱技术
(4)
(1)了解红外光谱与拉曼光谱的异同点;
(2)理解表面增强拉曼光谱技术及应用;
(3)掌握红外光谱和拉曼光谱的原理、实验装置以及在环境监测和检测的应用;重点红外光谱和拉曼光谱的原理、实验装置以及在环境监测和检测的应用;难点红外光谱和拉曼光谱在环境监测和检测的应用;
2.2激光质谱技术
(4)
(1)了解激光质谱技术在水质监测中应用;
(2)理解激光质谱技术在大气环境中的在线监测;
(3)掌握激光质谱技术的原理、优点、实验装置以及其在汽车尾气监测中的应用;重点激光质谱技术的原理、优点、实验装置;难点激光质谱技术的原理,以及在实验上如何实现汽车尾气的监测;
2.3紫外可见吸收光谱技术和荧光光谱技术
(4)
(1)了解激光质谱技术在水质监测中应用;
(2)理解紫外可见吸收光谱技术和荧光光谱技术在环境监测中的应用实例;
(3)掌握紫外可见吸收光谱技术和荧光光谱技术原理、实验装置以及在环境监测和检测的应用;重点紫外可见吸收光谱技术和荧光光谱技术原理、实验装置;难点紫外可见吸收光谱技术和荧光光谱技术在环境监测和检测的应用;第3章大气光学
(10)
3.1大气光学基本规律和特性
(4)
(1)了解大气光象,包括朝晚霞、天空颜色等大气光象;
(2)理解大气光学特性,如大气消光、大气吸收、大气能见度等;
(3)掌握大气光学基本规律,如大气折射、大气散射等;重点大气光学基本规律,如大气折射、大气散射;难点大气消光、大气吸收、大气能见度等光学特性的测量;
3.2大气光学探测技术选讲(以差分吸收光谱技术为例)
(6)
(1)了解差分吸收光谱技术和差分吸收雷达的主要应用;
(2)理解差分吸收光谱技术、差分吸收雷达的实验装置等;
(3)掌握差分吸收光谱技术、差分吸收雷达的工作原理;重点差分吸收光谱技术、差分吸收雷达的工作原理;难点差分吸收光谱技术、差分吸收雷达的应用实例分析
四、课程考核
(1)作业等作业2次,课程论文1篇;
(2)考核方式闭卷考试
(3)总评成绩计算方式平时成绩30%、期末考试成绩70%
五、参考书目(编者,教材名称(版次),出版社,出版年份等)
1、黄美元,徐华英,大气环境学,北京气象出版社,
20052、饶瑞中,现代大气光学,科学出版社,
20113、盛裴轩等,大气物理学,北京大学出版社,2013。